某公司諧波治理與無功補(bǔ)償方案

1、 一、概述：1、無功補(bǔ)補(bǔ)償?shù)囊庖饬x 1、補(bǔ)償無無功功率率可以增增加電網(wǎng)網(wǎng)中有功功功率的的比例常常數(shù) 2、減少發(fā)發(fā)供、電電設(shè)備的的設(shè)計(jì)容容量，減減少投資資，例如如當(dāng)功率率因coos=0.88增加到到coss4=00.955時(shí)，裝裝1Kvvar電電容器可可節(jié)省設(shè)設(shè)備容量量0.552KVVA；反反之，增增加0.52KKVA；對(duì)原有有設(shè)備而而言，相相當(dāng)于增增大了發(fā)發(fā)、供電電設(shè)備容容量。因因此對(duì)新新建、改改建工程程，應(yīng)充充分考慮慮無功補(bǔ)補(bǔ)償，便便可以減減少設(shè)計(jì)計(jì)容量，從從而減少少投資。 3、降降低線損損，由公公式P%=(1-coss/ccos)X1100%得出其其中coos為為補(bǔ)償后后的功率率因數(shù),co

2、ss為補(bǔ)補(bǔ)償前的的功率因因數(shù)則 cooscoss，所所以提高高功率因因數(shù)后，線線損率也也下降了了.減少設(shè)設(shè)計(jì)容量量，減少少投資，增增加電網(wǎng)網(wǎng)中有功功功率的的輸送比比例，以以及降低低線損都都直接決決定和影影響著供供電企業(yè)業(yè)的經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益，所所以功率率因數(shù)是是考核經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益益的重要要指標(biāo)規(guī)規(guī)劃、實(shí)實(shí)施無功功補(bǔ)償勢(shì)勢(shì)在必行行。2、諧波治治理的意意義1、諧波的的產(chǎn)生近年來，電電力電子子裝置應(yīng)應(yīng)用日益益廣泛，但但它們也也是最嚴(yán)嚴(yán)重、最最突出的的諧波源源，在各各種電力力電子裝裝置中，整整流裝置置所占的的比例最最大。整整流電路路是一種種將交流流電能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為直直流電能能的變換換器。變頻裝置是是一種前前段將交交流

3、電能能變換為為直流能能的變換換器，它它在生產(chǎn)產(chǎn)過程中中必然會(huì)會(huì)產(chǎn)生較較大的諧諧波，且且功率因因數(shù)達(dá)不不到0.9的要要求。變變頻裝置置是三相相橋式，整整流后是是6脈動(dòng)的的，根據(jù)據(jù)諧波理理論分析析，它產(chǎn)產(chǎn)生的特特征諧波波為5、7、11、13、17、19次，表表達(dá)方式式為h=6N1（N=11，2，3，4，正整數(shù)數(shù)），特特征諧波波的電流流與基波波電流關(guān)關(guān)系為：Ih=I1/h。變變頻裝置置在額定定運(yùn)行時(shí)時(shí)，產(chǎn)生生的5次諧波波對(duì)基波波含有率率通常低低于155%，7次低于于8%，11次低低于5%，13次低低于2%。在負(fù)負(fù)荷較小小時(shí)，雖雖然諧波波含有率率較高，但但實(shí)際向向電網(wǎng)注注入的諧諧波電流流并不大大，同時(shí)

4、時(shí)11次及及以上高高次諧波波雖然與與低于77次的諧諧波電流流相比數(shù)數(shù)值較小小，但由由于低壓壓側(cè)短路路容量較較小，其其阻抗相相對(duì)較大大，故對(duì)對(duì)諧波電電壓含有有率及低低壓側(cè)波波形畸變變率影響響較大。所所以111次以上上諧波對(duì)對(duì)電網(wǎng)影影響不容容忽視。2、諧波的的危害變頻裝置產(chǎn)產(chǎn)生的諧諧波電流流，對(duì)系系統(tǒng)可產(chǎn)產(chǎn)生較大大的影響響，它不不僅會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生較大大的發(fā)熱熱損耗，而而且會(huì)加加速電氣氣設(shè)備的的絕緣老老化，特特別是對(duì)對(duì)電纜、變變壓器運(yùn)運(yùn)行、電電機(jī)運(yùn)行行非常不不利。此此外，產(chǎn)產(chǎn)生諧波波嚴(yán)重時(shí)時(shí)，也會(huì)會(huì)對(duì)自動(dòng)動(dòng)控制系系統(tǒng)和保保護(hù)裝置置產(chǎn)生干干擾，使使其誤動(dòng)動(dòng)作，影影響電網(wǎng)網(wǎng)的正常常安全運(yùn)運(yùn)行。此此外，諧諧波也

5、會(huì)會(huì)對(duì)變電電站和其其它用戶戶的無功功補(bǔ)償電電容器產(chǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重重的影響響，使其其不能投投運(yùn)，若若投運(yùn)可可產(chǎn)生諧諧波放大大，嚴(yán)重重時(shí)將燒燒壞設(shè)備備，這在在以后運(yùn)運(yùn)行時(shí)特特別注意意，變電電站和用用戶不要要投入無無諧波抑抑制的電電容器組組。二、某公司司諧波治理理及無功功補(bǔ)償方方案1、某公司司，使用用變壓器器12550KWW三臺(tái)，負(fù)負(fù)載是六六脈中頻頻爐，產(chǎn)產(chǎn)生大量量諧波注注入電網(wǎng)網(wǎng)，其他他設(shè)備使使用31150KKVA變變壓器兩兩臺(tái)，主主要是負(fù)負(fù)載變頻頻器，大大功率電電動(dòng)機(jī)，同同樣產(chǎn)生生諧波和和需要無無功功率率補(bǔ)償。諧波治理及及無功補(bǔ)補(bǔ)償采取取分散、集中治理諧波方法，即在諧波源總負(fù)荷前端安裝諧波治理設(shè)備，這

6、樣就治理整個(gè)電網(wǎng)的諧波，諧波治理及無功補(bǔ)償效率高，投資少。2、某公司司，12550KVVA變壓壓器負(fù)載載中頻爐爐同時(shí)使使用兩臺(tái)，諧諧波治理理及無功功補(bǔ)償設(shè)設(shè)備也采采用兩套?，F(xiàn)場每臺(tái)中中頻爐運(yùn)運(yùn)行參數(shù)數(shù)如下（根根據(jù)以往往測(cè)試其其他設(shè)備備狀況）：輸入功率：12550KWW輸入電壓：6600V 功率率因數(shù)：0.882 電壓壓諧波畸畸變：115%左左右 具體需要要現(xiàn)場實(shí)實(shí)測(cè)。以以實(shí)際測(cè)測(cè)量為主主。3、兩臺(tái)331500KVAA變壓器器，負(fù)載載形式較較多，有有變頻器器，電動(dòng)動(dòng)機(jī)；根根據(jù)通用用電網(wǎng)數(shù)數(shù)據(jù)，功功率因數(shù)數(shù)大約在在0.88左右，由由于變頻頻器使用用較多，諧諧波畸變變大約在在10%左右。諧波治理及及

7、無功補(bǔ)補(bǔ)償形式式，每臺(tái)變變壓器331500KVAA配一套套諧波治治理及無無功補(bǔ)償償設(shè)備。實(shí)際情況測(cè)測(cè)試后具具體確定定。三、諧波治治理和無無功補(bǔ)償償遵循標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)表明當(dāng)當(dāng)電壓波波形畸變變率在大大于8%時(shí)對(duì)電電子設(shè)備備和運(yùn)行行中電氣氣設(shè)備造造成較大大影響，大大于100%時(shí)對(duì)對(duì)其它用用戶電氣氣設(shè)備有有嚴(yán)重影影響。在在這種工工況下，純純無功補(bǔ)補(bǔ)償電容容器根本本不能投投運(yùn)，對(duì)對(duì)電纜、變變壓器等等設(shè)備使使用壽命命有不良良影響，產(chǎn)產(chǎn)生大量量的諧波波電流會(huì)會(huì)造成諧諧波發(fā)熱熱損耗。因因此，有有必要加加以治理理。在進(jìn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)低壓濾濾波器時(shí)時(shí)，通常常應(yīng)結(jié)合合實(shí)際情情況，給給出具體體的設(shè)計(jì)計(jì)要求和和諧波源源

8、及設(shè)備備的運(yùn)行行資料。根據(jù)了解的的負(fù)荷情情況，我我們擬采采取在諧諧波治理理的同時(shí)時(shí)結(jié)合全全廠的無無功補(bǔ)償償需求，使使諧波指指標(biāo)滿足足國標(biāo)，同同時(shí)實(shí)際際功率因因數(shù)達(dá)到到0.990左右右。裝置置設(shè)計(jì)遵遵守的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)為滿滿足國標(biāo)標(biāo)規(guī)定的的技術(shù)規(guī)規(guī)范要求求：1GB1123226-220000 “電能能質(zhì)量 電壓壓波動(dòng)和和閃變”2GBHH145549 “電能能質(zhì)量 公用用電網(wǎng)諧諧波”3DLHH5999-19996 “城市市低壓配配電網(wǎng)改改造技術(shù)術(shù)導(dǎo)則”4.GBHH178886.119999 “標(biāo)稱電壓10V及以下交流電力系統(tǒng)用非自愈式并聯(lián)電容器”綜合治理后達(dá)到的性能參數(shù)滿足國標(biāo)規(guī)定要求1）使得諧諧波源向向

9、系統(tǒng)注注入電網(wǎng)網(wǎng)的各次次諧波電電流符合合國標(biāo)要要求，在在負(fù)荷達(dá)達(dá)到額定定運(yùn)行時(shí)時(shí)，總畸畸變含量量：UN5%，IIn10%。2）無功補(bǔ)補(bǔ)償及濾濾波裝置置運(yùn)行時(shí)時(shí)不會(huì)對(duì)對(duì)其它電電氣設(shè)備備產(chǎn)生不不良影響響和干擾擾，設(shè)備備自身安安全可靠靠運(yùn)行。3）補(bǔ)償后后力率在在0.990左右右，本次次方案無無具體指指標(biāo)要求求，且不不向系統(tǒng)統(tǒng)倒送無無功。4）裝置采采用自動(dòng)動(dòng)投切，跟跟蹤負(fù)荷荷進(jìn)行自自動(dòng)補(bǔ)償償，當(dāng)負(fù)負(fù)荷全停停時(shí)，裝裝置將自自動(dòng)全停停。四、具體濾濾波和補(bǔ)補(bǔ)償方案案的確定定1）濾波諧諧波和諧諧波電流流的確定定從一般交流流供電的的直流系系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)原理可可知，它它是通過過三相橋橋式整流流裝置進(jìn)進(jìn)行整流流來獲得得

10、直流電電流的，三三相橋式式整流裝裝置正常常運(yùn)行必必然產(chǎn)生生較大的的諧波電電流，且且功率因因數(shù)也達(dá)達(dá)不到00.9（經(jīng)經(jīng)驗(yàn)值在在0.66左右）的的要求，一一般三相相橋式整整流設(shè)備備在正常常運(yùn)行工工況下，產(chǎn)產(chǎn)生的諧諧波電流流主要是是5、7、11、13、17、19次，它它的主要要特征諧諧波為hh=6KK1,K正整整數(shù)，產(chǎn)產(chǎn)生的特特征諧波波電流與與基波電電流關(guān)系系為：IIh=II1/hh?？紤]到控制制器運(yùn)行行燃弧角角（或換換向角）的的影響，裝裝置負(fù)荷荷在額定定負(fù)荷運(yùn)運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)產(chǎn)生的55次諧波波對(duì)基波波含有率率通常低低于200，7次低于于14，111次低于于9，133次低于于7。在在負(fù)荷較較小時(shí)，雖雖然諧

11、波波含有率率較高，但但實(shí)際向向電網(wǎng)注注入的諧諧波電流流并不大大，同時(shí)時(shí)11次以以上高次次諧波雖雖然與低低于7次以下下的諧波波電流相相比數(shù)值值較小，但但由于低低壓側(cè)短短路容量量較小，其其阻抗相相對(duì)較大大，故對(duì)對(duì)諧波電電壓含有有率及低低壓側(cè)波波形畸變變率影響響較大，這這是濾波波器設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)的一一個(gè)矛盾盾，直接接影響到到運(yùn)行效效果和設(shè)設(shè)計(jì)成本本。由此可知，其其產(chǎn)生的的諧波電電流主要要是5次諧波波，7次相應(yīng)應(yīng)次之，11、13次及以上相對(duì)較小，但考慮到11次以上高次諧波對(duì)電壓畸變率的貢獻(xiàn)影響，對(duì)11次也需加以限制，實(shí)際濾波支路將以5次為主，7次為輔，同時(shí)考慮11次以上的高通濾波。另外，還需防止對(duì)3次和其它

12、諧波的放大影響，這在各支路設(shè)計(jì)通盤考慮。現(xiàn)場諧波源源由三臺(tái)臺(tái)4000KW中中頻電源源及其他他一些小小負(fù)載產(chǎn)產(chǎn)生，預(yù)預(yù)計(jì)產(chǎn)生生諧波源源總負(fù)荷荷15000KWW，根據(jù)據(jù)現(xiàn)場情情況，采采用集中中治理諧諧波方法法，即在在諧波源源總負(fù)荷荷前端安安裝諧波波治理設(shè)設(shè)備，這這樣就治治理整個(gè)個(gè)電網(wǎng)的的諧波。五、原先補(bǔ)補(bǔ)償實(shí)例例：（112500KVAA）補(bǔ)償裝置投投切前后后0.44kV母母排上的的各次諧諧波電壓壓畸變率率的統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)據(jù)如如下表所所示：表1 投投切前后后0.44kV母母線諧波波電壓統(tǒng)統(tǒng)計(jì)值統(tǒng)計(jì)時(shí)間：1h 統(tǒng)統(tǒng)計(jì)次數(shù)數(shù)：3660 統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目目投前0.44KV母母線（）投后0.44kV母母線（）ABCABC

13、諧波次數(shù)1（kV）最大值218.88217.22217.99224.00222.55223.44平均值214.44212.55213.55218.99217.22218.33最小值210.22208.33209.33214.77212.99214.113最大值0.99 1.73 1.10 1.30 1.76 1.28 95大值值0.94 1.64 1.24 1.18 1.66 1.21 平均值0.81 1.46 1.37 0.96 1.49 1.11 5最大值3.34 3.62 3.41 1.28 1.16 1.66 95大值值2.95 3.33 3.13 1.13 1.11 1.56 平均值

14、2.47 2.92 2.65 0.89 1.04 1.44 7最大值1.84 1.69 2.01 1.05 1.00 0.77 95大值值1.62 1.45 1.65 0.95 0.82 0.69 平均值1.33 1.03 1.10 0.81 0.61 0.58 9最大值0.93 1.58 0.71 0.53 0.93 0.57 95大值值0.81 1.49 0.64 0.48 0.84 0.47 平均值0.65 1.37 0.53 0.42 0.73 0.30 11最大值3.65 3.22 2.28 0.67 0.24 0.33 95大值值2.75 2.36 1.69 0.59 0.18 0

15、.27 平均值1.67 1.41 0.92 0.48 0.10 0.19 13最大值1.17 1.64 1.21 0.59 0.49 0.54 95大值值1.17 1.45 1.02 0.44 0.40 0.43 平均值1.16 1.18 0.79 0.25 0.28 0.32 THDu(%)最大值5.206.074.882.463.933.0295大值值5.055.844.592.383.802.92平均值4.245.364.212.213.532.71測(cè)試曲線圖2 電電壓變化化曲線圖3 電電流變化化曲線圖4 AA相有功功變化曲曲線圖5 AA相無功功變化曲曲線圖6 功功率因數(shù)數(shù)圖7 電電壓總

16、畸畸變率及及主要諧諧波電壓壓變化曲曲線（）圖8 總總畸變電電流及主主要諧波波電流變變化曲線線（A）濾波裝置投投入前后后電壓、電電流波形形圖9 濾濾波裝置置投入前前電壓、電電流波形形圖10 濾濾波裝置置投入后后電壓、電電流波形形4）測(cè)試結(jié)結(jié)論4.1 濾波補(bǔ)補(bǔ)償裝置置投運(yùn)，有有效地濾濾除了大大量的諧諧波電流流，使主主要的55、111次諧波波電流由由2122.3AA、69.3A降降低為559.88 A、42.3A，注注入系統(tǒng)統(tǒng)的諧波波電流已已控制在在國標(biāo)允允許范圍圍內(nèi)。4.2 濾波補(bǔ)補(bǔ)償裝置置的投入入，諧波波電壓畸畸變得到到了很大大的改善善，6005煉膠膠變低壓壓側(cè)的電電壓波形形總畸變變率由未未投時(shí)的的6.003%，降降低到33.933%；6606煉煉膠變低低壓側(cè)的的電壓波波形總畸畸變率由由未投時(shí)時(shí)的100.311%，降降低到33.977%。各各次諧波波電壓含含有率也也在標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)規(guī)定范范圍內(nèi)?？煽梢姡瑸V濾波裝置置的投運(yùn)運(yùn)效果非非常顯著著。4.3 濾波補(bǔ)補(bǔ)償裝置置投入后后，功率率因數(shù)也也得到了了很好的的補(bǔ)償，6605煉煉膠變低低壓側(cè)的的功率因因數(shù)從00.722提高到到0.995左右右，6006煉膠膠變低壓壓側(cè)的功功率因數(shù)數(shù)從0.61提提高到00.900左右，運(yùn)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益十十分可觀觀。4.5 濾波